btc的挖矿原理

Alex • 10小时前 • 杂文

这段代码是比特币（Bitcoin）或其衍生项目之一的矿工模块的实现。它负责构建新的区块，并将其添加到区块链中。以下是对代码的详细解释：

主要功能

更新区块时间（UpdateTime）：

int64_t UpdateTime(CBlockHeader* pblock, const Consensus::Params& consensusParams, const CBlockIndex* pindexPrev)
{
    int64_t nOldTime = pblock->nTime;
    int64_t nNewTime = std::max(pindexPrev->GetMedianTimePast()+1, GetAdjustedTime());

    if (nOldTime < nNewTime)
        pblock->nTime = nNewTime;

    if (consensusParams.fPowAllowMinDifficultyBlocks)
        pblock->nBits = GetNextWorkRequired(pindexPrev, pblock, consensusParams);

    return nNewTime - nOldTime;
}

这个函数更新区块的时间戳，并在必要时调整工作难度。

BlockAssembler 类：
BlockAssembler 类负责从内存池中选择交易并构建新的区块。

构造函数和默认选项：

BlockAssembler::Options::Options() {
    blockMinFeeRate = CFeeRate(DEFAULT_BLOCK_MIN_TX_FEE);
    nBlockMaxWeight = DEFAULT_BLOCK_MAX_WEIGHT;
}

BlockAssembler::BlockAssembler(const CChainParams& params, const Options& options) : chainparams(params)
{
    blockMinFeeRate = options.blockMinFeeRate;
    nBlockMaxWeight = std::max(4000, std::min(MAX_BLOCK_WEIGHT - 4000, options.nBlockMaxWeight));
}

static BlockAssembler::Options DefaultOptions()
{
    BlockAssembler::Options options;
    options.nBlockMaxWeight = gArgs.GetArg("-blockmaxweight", DEFAULT_BLOCK_MAX_WEIGHT);
    if (gArgs.IsArgSet("-blockmintxfee")) {
        CAmount n = 0;
        ParseMoney(gArgs.GetArg("-blockmintxfee", ""), n);
        options.blockMinFeeRate = CFeeRate(n);
    } else {
        options.blockMinFeeRate = CFeeRate(DEFAULT_BLOCK_MIN_TX_FEE);
    }
    return options;
}

BlockAssembler::BlockAssembler(const CChainParams& params) : BlockAssembler(params, DefaultOptions()) {}

重置区块状态：

void BlockAssembler::resetBlock()
{
    inBlock.clear();
    nBlockSize = 1000;
    nBlockWeight = 4000;
    nBlockSigOpsCost = 400;
    fIncludeWitness = false;
    nBlockTx = 0;
    nFees = 0;
}

创建新块（CreateNewBlock）：

std::unique_ptr BlockAssembler::CreateNewBlock(const CScript& scriptPubKeyIn, bool fMineWitnessTx)
{
    int64_t nTimeStart = GetTimeMicros();

    resetBlock();

    pblocktemplate.reset(new CBlockTemplate());

    if(!pblocktemplate.get())
        return nullptr;
    pblock = &pblocktemplate->block;

    pblock->vtx.emplace_back();
    pblocktemplate->vTxFees.push_back(-1);
    pblocktemplate->vTxSigOpsCost.push_back(-1);

    LOCK2(cs_main, mempool.cs);
    CBlockIndex* pindexPrev = chainActive.Tip();
    assert(pindexPrev != nullptr);
    nHeight = pindexPrev->nHeight + 1;

    const int32_t nChainId = chainparams.GetConsensus().nAuxpowChainId;
    const int32_t nVersion = 4;
    pblock->SetBaseVersion(nVersion, nChainId);

    if (chainparams.MineBlocksOnDemand())
        pblock->SetBaseVersion(gArgs.GetArg("-blockversion", pblock->GetBaseVersion()), nChainId);

    pblock->nTime = GetAdjustedTime();
    const int64_t nMedianTimePast = pindexPrev->GetMedianTimePast();

    nLockTimeCutoff = (STANDARD_LOCKTIME_VERIFY_FLAGS & LOCKTIME_MEDIAN_TIME_PAST)
                      ? nMedianTimePast
                      : pblock->GetBlockTime();

    fIncludeWitness = IsWitnessEnabled(pindexPrev, chainparams.GetConsensus()) && fMineWitnessTx;

    int nPackagesSelected = 0;
    int nDescendantsUpdated = 0;
    addPackageTxs(nPackagesSelected, nDescendantsUpdated);

    int64_t nTime1 = GetTimeMicros();

    nLastBlockTx = nBlockTx;
    nLastBlockSize = nBlockSize;
    nLastBlockWeight = nBlockWeight;

    CMutableTransaction coinbaseTx;
    coinbaseTx.vin.resize(1);
    coinbaseTx.vin[0].prevout.SetNull();
    coinbaseTx.vout.resize(1);
    coinbaseTx.vout[0].scriptPubKey = scriptPubKeyIn;
    coinbaseTx.vout[0].nValue = nFees + GetBlockSubsidy(nHeight, chainparams.GetConsensus());
    coinbaseTx.vin[0].scriptSig = CScript() << nHeight << OP_0;
    pblock->vtx[0] = MakeTransactionRef(std::move(coinbaseTx));
    pblocktemplate->vchCoinbaseCommitment = GenerateCoinbaseCommitment(*pblock, pindexPrev, chainparams.GetConsensus());
    pblocktemplate->vTxFees[0] = -nFees;

    uint64_t nSerializeSize = GetSerializeSize(*pblock, SER_NETWORK, PROTOCOL_VERSION);
    LogPrintf("CreateNewBlock(): total size: %u block weight: %u txs: %u fees: %ld sigops %d/n", nSerializeSize, GetBlockWeight(*pblock), nBlockTx, nFees, nBlockSigOpsCost);

    pblock->hashPrevBlock  = pindexPrev->GetBlockHash();
    UpdateTime(pblock, chainparams.GetConsensus(), pindexPrev);
    pblock->nBits          = GetNextWorkRequired(pindexPrev, pblock, chainparams.GetConsensus());
    pblock->nNonce         = 0;
    pblocktemplate->vTxSigOpsCost[0] = WITNESS_SCALE_FACTOR * GetLegacySigOpCount(*pblock->vtx[0]);

    CValidationState state;
    if (!TestBlockValidity(state, chainparams, *pblock, pindexPrev, false, false)) {
        throw std::runtime_error(strprintf("%s: TestBlockValidity failed: %s", __func__, FormatStateMessage(state)));
    }
    int64_t nTime2 = GetTimeMicros();

    LogPrint(BCLog::BENCH, "CreateNewBlock() packages: %.2fms (%d packages, %d updated descendants), validity: %.2fms (total %.2fms)/n", 0.001 * (nTime1 - nTimeStart), nPackagesSelected, nDescendantsUpdated, 0.001 * (nTime2 - nTime1), 0.001 * (nTime2 - nTimeStart));

    return std::move(pblocktemplate);
}

交易选择和添加：
- onlyUnconfirmed：确保只测试未确认的交易。
- TestPackage：检查交易包是否符合区块的大小和操作数限制。
- TestPackageTransactions：检查交易包中的每个交易是否符合最终性和见证数据的要求。
- AddToBlock：将交易添加到区块中，并更新相关统计信息。
- UpdatePackagesForAdded：更新已添加交易的后代交易。
- SkipMapTxEntry：跳过已经在区块中的交易或已经失败的交易。
- SortForBlock：对交易包进行排序，以确保交易的依赖关系正确。
- addPackageTxs：选择交易包并添加到区块中。

增加额外的Nonce（IncrementExtraNonce）：

void IncrementExtraNonce(CBlock* pblock, const CBlockIndex* pindexPrev, unsigned int& nExtraNonce)
{
    static uint256 hashPrevBlock;
    if (hashPrevBlock != pblock->hashPrevBlock)
    {
        nExtraNonce = 0;
        hashPrevBlock = pblock->hashPrevBlock;
    }
    ++nExtraNonce;
    unsigned int nHeight = pindexPrev->nHeight+1;
    CMutableTransaction txCoinbase(*pblock->vtx[0]);
    txCoinbase.vin[0].scriptSig = (CScript() << nHeight << CScriptNum(nExtraNonce)) + COINBASE_FLAGS;
    assert(txCoinbase.vin[0].scriptSig.size() <= 100);

    pblock->vtx[0] = MakeTransactionRef(std::move(txCoinbase));
    pblock->hashMerkleRoot = BlockMerkleRoot(*pblock);
}

这个函数更新区块的额外Nonce值，以确保区块哈希的唯一性。

总结

这段代码实现了比特币矿工模块的核心功能，包括构建新块、选择和添加交易、更新区块时间和难度、以及处理额外的Nonce值。这些功能对于维护区块链的安全性和一致性至关重要。

构建区块并将其加入到已有链中是一个复杂的过程，涉及多个步骤。以下是一个简化的流程，结合代码中的关键点来解释如何构建区块并将其加入到已有链中。

1. 初始化和重置区块

在构建新块之前，我们需要初始化和重置一些状态变量。

void BlockAssembler::resetBlock()
{
    inBlock.clear();
    nBlockSize = 1000;
    nBlockWeight = 4000;
    nBlockSigOpsCost = 400;
    fIncludeWitness = false;
    nBlockTx = 0;
    nFees = 0;
}

2. 创建新块模板

我们使用 CreateNewBlock 函数来创建一个新的区块模板。

std::unique_ptr BlockAssembler::CreateNewBlock(const CScript& scriptPubKeyIn, bool fMineWitnessTx)
{
    int64_t nTimeStart = GetTimeMicros();

    resetBlock();

    pblocktemplate.reset(new CBlockTemplate());
    if (!pblocktemplate.get())
        return nullptr;
    pblock = &pblocktemplate->block;

    // Add dummy coinbase tx as first transaction
    pblock->vtx.emplace_back();
    pblocktemplate->vTxFees.push_back(-1);
    pblocktemplate->vTxSigOpsCost.push_back(-1);

    LOCK2(cs_main, mempool.cs);
    CBlockIndex* pindexPrev = chainActive.Tip();
    assert(pindexPrev != nullptr);
    nHeight = pindexPrev->nHeight + 1;

    const int32_t nChainId = chainparams.GetConsensus().nAuxpowChainId;
    const int32_t nVersion = 4;
    pblock->SetBaseVersion(nVersion, nChainId);
    if (chainparams.MineBlocksOnDemand())
        pblock->SetBaseVersion(gArgs.GetArg("-blockversion", pblock->GetBaseVersion()), nChainId);

    pblock->nTime = GetAdjustedTime();
    const int64_t nMedianTimePast = pindexPrev->GetMedianTimePast();
    nLockTimeCutoff = (STANDARD_LOCKTIME_VERIFY_FLAGS & LOCKTIME_MEDIAN_TIME_PAST) ? nMedianTimePast : pblock->GetBlockTime();

    fIncludeWitness = IsWitnessEnabled(pindexPrev, chainparams.GetConsensus()) && fMineWitnessTx;

    int nPackagesSelected = 0;
    int nDescendantsUpdated = 0;
    addPackageTxs(nPackagesSelected, nDescendantsUpdated);

    int64_t nTime1 = GetTimeMicros();

    nLastBlockTx = nBlockTx;
    nLastBlockSize = nBlockSize;
    nLastBlockWeight = nBlockWeight;

    // Create coinbase transaction.
    CMutableTransaction coinbaseTx;
    coinbaseTx.vin.resize(1);
    coinbaseTx.vin[0].prevout.SetNull();
    coinbaseTx.vout.resize(1);
    coinbaseTx.vout[0].scriptPubKey = scriptPubKeyIn;
    coinbaseTx.vout[0].nValue = nFees + GetBlockSubsidy(nHeight, chainparams.GetConsensus());
    coinbaseTx.vin[0].scriptSig = CScript() << nHeight << OP_0;
    pblock->vtx[0] = MakeTransactionRef(std::move(coinbaseTx));
    pblocktemplate->vchCoinbaseCommitment = GenerateCoinbaseCommitment(*pblock, pindexPrev, chainparams.GetConsensus());
    pblocktemplate->vTxFees[0] = -nFees;

    uint64_t nSerializeSize = GetSerializeSize(*pblock, SER_NETWORK, PROTOCOL_VERSION);
    LogPrintf("CreateNewBlock(): total size: %u block weight: %u txs: %u fees: %ld sigops %d/n", nSerializeSize, GetBlockWeight(*pblock), nBlockTx, nFees, nBlockSigOpsCost);

    // Fill in header
    pblock->hashPrevBlock = pindexPrev->GetBlockHash();
    UpdateTime(pblock, chainparams.GetConsensus(), pindexPrev);
    pblock->nBits = GetNextWorkRequired(pindexPrev, pblock, chainparams.GetConsensus());
    pblock->nNonce = 0;
    pblocktemplate->vTxSigOpsCost[0] = WITNESS_SCALE_FACTOR * GetLegacySigOpCount(*pblock->vtx[0]);

    CValidationState state;
    if (!TestBlockValidity(state, chainparams, *pblock, pindexPrev, false, false)) {
        throw std::runtime_error(strprintf("%s: TestBlockValidity failed: %s", __func__, FormatStateMessage(state)));
    }
    int64_t nTime2 = GetTimeMicros();

    LogPrint(BCLog::BENCH, "CreateNewBlock() packages: %.2fms (%d packages, %d updated descendants), validity: %.2fms (total %.2fms)/n", 0.001 * (nTime1 - nTimeStart), nPackagesSelected, nDescendantsUpdated, 0.001 * (nTime2 - nTime1), 0.001 * (nTime2 - nTimeStart));

    return std::move(pblocktemplate);
}

3. 选择并添加交易

在 CreateNewBlock 函数中，通过调用 addPackageTxs 函数来选择和添加交易。

void BlockAssembler::addPackageTxs(int &nPackagesSelected, int &nDescendantsUpdated)
{
    indexed_modified_transaction_set mapModifiedTx;
    CTxMemPool::setEntries failedTx;

    UpdatePackagesForAdded(inBlock, mapModifiedTx);

    CTxMemPool::indexed_transaction_set::index::type::iterator mi = mempool.mapTx.get().begin();
    CTxMemPool::txiter iter;

    const int64_t MAX_CONSECUTIVE_FAILURES = 1000;
    int64_t nConsecutiveFailed = 0;

    while (mi != mempool.mapTx.get().end() || !mapModifiedTx.empty())
    {
        if (mi != mempool.mapTx.get().end() && SkipMapTxEntry(mempool.mapTx.project<0>(mi), mapModifiedTx, failedTx)) {
            ++mi;
            continue;
        }

        bool fUsingModified = false;

        modtxscoreiter modit = mapModifiedTx.get().begin();
        if (mi == mempool.mapTx.get().end()) {
            iter = modit->iter;
            fUsingModified = true;
        } else {
            iter = mempool.mapTx.project<0>(mi);
            if (modit != mapModifiedTx.get().end() && CompareTxMemPoolEntryByAncestorFee()(*modit, CTxMemPoolModifiedEntry(iter))) {
                iter = modit->iter;
                fUsingModified = true;
            } else {
                ++mi;
            }
        }

        assert(!inBlock.count(iter));

        uint64_t packageSize = iter->GetSizeWithAncestors();
        CAmount packageFees = iter->GetModFeesWithAncestors();
        int64_t packageSigOpsCost = iter->GetSigOpCostWithAncestors();
        if (fUsingModified) {
            packageSize = modit->nSizeWithAncestors;
            packageFees = modit->nModFeesWithAncestors;
            packageSigOpsCost = modit->nSigOpCostWithAncestors;
        }

        if (packageFees < blockMinFeeRate.GetFee(packageSize)) {
            return;
        }

        if (!TestPackage(packageSize, packageSigOpsCost)) {
            if (fUsingModified) {
                mapModifiedTx.get().erase(modit);
                failedTx.insert(iter);
            }
            ++nConsecutiveFailed;
            if (nConsecutiveFailed > MAX_CONSECUTIVE_FAILURES && nBlockWeight > nBlockMaxWeight - 4000) {
                break;
            }
            continue;
        }

        CTxMemPool::setEntries ancestors;
        uint64_t nNoLimit = std::numeric_limits::max();
        std::string dummy;
        mempool.CalculateMemPoolAncestors(*iter, ancestors, nNoLimit, nNoLimit, nNoLimit, nNoLimit, dummy, false);

        onlyUnconfirmed(ancestors);
        ancestors.insert(iter);

        if (!TestPackageTransactions(ancestors)) {
            if (fUsingModified) {
                mapModifiedTx.get().erase(modit);
                failedTx.insert(iter);
            }
            continue;
        }

        nConsecutiveFailed = 0;

        std::vector sortedEntries;
        SortForBlock(ancestors, sortedEntries);

        for (size_t i=0; i


4. 验证区块有效性
在 CreateNewBlock 函数的最后，我们调用 TestBlockValidity 函数来验证区块的有效性。
CValidationState state;
if (!TestBlockValidity(state, chainparams, *pblock, pindexPrev, false, false)) {
    throw std::runtime_error(strprintf("%s: TestBlockValidity failed: %s", __func__, FormatStateMessage(state)));
}

5. 增加额外的Nonce
为了确保区块哈希的唯一性，我们需要增加额外的Nonce值。
void IncrementExtraNonce(CBlock* pblock, const CBlockIndex* pindexPrev, unsigned int& nExtraNonce)
{
    static uint256 hashPrevBlock;
    if (hashPrevBlock != pblock->hashPrevBlock)
    {
        nExtraNonce = 0;
        hashPrevBlock = pblock->hashPrevBlock;
    }
    ++nExtraNonce;
    unsigned int nHeight = pindexPrev->nHeight+1;
    CMutableTransaction txCoinbase(*pblock->vtx[0]);
    txCoinbase.vin[0].scriptSig = (CScript() << nHeight << CScriptNum(nExtraNonce)) + COINBASE_FLAGS;
    assert(txCoinbase.vin[0].scriptSig.size() <= 100);

    pblock->vtx[0] = MakeTransactionRef(std::move(txCoinbase));
    pblock->hashMerkleRoot = BlockMerkleRoot(*pblock);
}

6. 将区块加入到区块链中
当区块构建完成并通过验证后，矿工将尝试找到一个有效的哈希值（即满足当前难度目标的哈希值），并将区块广播到网络中。一旦区块被其他节点接受并验证，它将被加入到区块链中。
总结
构建区块并将其加入到已有链中涉及多个步骤，包括初始化和重置区块状态、创建区块模板、选择和添加交易、验证区块有效性、增加额外的Nonce值，以及最终将区块广播到网络中。每个步骤都需要严格遵循区块链协议，以确保区块链的安全性和一致性。
在区块链（特别是比特币）中，Nonce（数字计数器）是一个关键元素，用于确保区块哈希值满足网络难度目标。以下是关于Nonce的详细解释，以及如何确定有效哈希的方法。
额外的Nonce值的作用


确保哈希的唯一性：

Nonce是一个可变的数字，用于生成不同的区块哈希值。通过不断改变Nonce值，矿工可以尝试找到一个满足网络难度目标的哈希值。


解决哈希碰撞：

当矿工在尝试不同的Nonce值时，可能会遇到哈希碰撞（即不同的Nonce值产生相同的哈希）。通过增加额外的Nonce值，可以进一步增加哈希的多样性，避免碰撞。


增加搜索空间：

Nonce值的范围是有限的（32位无符号整数），当所有可能的Nonce值都被尝试后，矿工可以通过增加额外的Nonce值来扩展搜索空间。


如何确定有效哈希
一个有效的区块哈希必须满足当前的难度目标，即哈希值的前若干个比特必须为零。具体步骤如下：


更新区块头信息：

在每次尝试新的Nonce值时，矿工需要更新区块头信息，包括时间戳和Merkle根哈希。


计算区块哈希：

使用SHA-256哈希函数计算区块头的哈希值。


比较哈希值与难度目标：

将计算得到的哈希值与当前的难度目标进行比较。如果哈希值小于或等于难度目标，则该哈希值是有效的。


代码示例
以下是如何在代码中实现这些步骤的示例：
1. 更新区块头信息
首先，我们需要更新区块的时间戳和Merkle根哈希。
void UpdateBlockHeader(CBlock* pblock, const CBlockIndex* pindexPrev, unsigned int& nExtraNonce)
{
    static uint256 hashPrevBlock;
    if (hashPrevBlock != pblock->hashPrevBlock)
    {
        nExtraNonce = 0;
        hashPrevBlock = pblock->hashPrevBlock;
    }
    ++nExtraNonce;
    unsigned int nHeight = pindexPrev->nHeight + 1;
    CMutableTransaction txCoinbase(*pblock->vtx[0]);
    txCoinbase.vin[0].scriptSig = (CScript() << nHeight << CScriptNum(nExtraNonce)) + COINBASE_FLAGS;
    assert(txCoinbase.vin[0].scriptSig.size() <= 100);

    pblock->vtx[0] = MakeTransactionRef(std::move(txCoinbase));
    pblock->hashMerkleRoot = BlockMerkleRoot(*pblock);
}

2. 计算区块哈希
使用SHA-256哈希函数计算区块头的哈希值。
uint256 CalculateBlockHash(const CBlockHeader& blockHeader)
{
    return blockHeader.GetHash();
}

3. 比较哈希值与难度目标
将计算得到的哈希值与当前的难度目标进行比较。
bool IsValidHash(const uint256& hash, const uint256& target)
{
    return hash <= target;
}

4. 综合示例
综合以上步骤，矿工在尝试找到有效哈希时的代码逻辑如下：
void MineBlock(CBlock* pblock, const CBlockIndex* pindexPrev, const uint256& target)
{
    unsigned int nExtraNonce = 0;
    while (true)
    {
        UpdateBlockHeader(pblock, pindexPrev, nExtraNonce);
        for (unsigned int nonce = 0; nonce < std::numeric_limits::max(); ++nonce)
        {
            pblock->nNonce = nonce;
            uint256 hash = CalculateBlockHash(*pblock);
            if (IsValidHash(hash, target))
            {
                std::cout << "Found valid hash: " << hash.ToString() << std::endl;
                return;
            }
        }
    }
}

总结
Nonce值和额外的Nonce值在区块链中用于确保区块哈希的唯一性和满足难度目标。通过不断尝试不同的Nonce值，矿工可以找到一个有效的哈希值，使其满足当前的难度目标。这个过程称为“挖矿”，是区块链共识机制的核心部分。
在比特币及其衍生的许多区块链系统中，难度目标的设定是通过比较计算出的哈希值和一个目标值（目标哈希）来实现的。具体来说，计算出的哈希值必须小于或等于这个目标值。这个目标值通常表示为一个大整数，难度目标越高，这个整数越小。
难度目标与哈希值的比较


目标值的表示：

目标值通常表示为一个大整数，称为“目标哈希”。这个值越小，难度越高。


哈希值的比较：

矿工计算出的区块哈希值必须小于或等于这个目标值，才能被认为是有效的。


具体实现
1. 目标值的计算
目标值是根据当前的难度目标计算出来的。难度目标通常以一个称为“bits”的压缩格式存储在区块头中。
uint256 GetTargetFromBits(uint32_t nBits)
{
    int nShift = (nBits >> 24) & 0xff;
    uint256 target = nBits & 0xffffff;
    if (nShift <= 3) {
        target >>= 8 * (3 - nShift);
    } else {
        target <<= 8 * (nShift - 3);
    }
    return target;
}

2. 计算区块哈希
矿工需要计算区块头的哈希值。比特币使用的是双重SHA-256哈希函数。
uint256 CalculateBlockHash(const CBlockHeader& blockHeader)
{
    return blockHeader.GetHash();
}

3. 比较哈希值与目标值
计算出的哈希值必须小于或等于目标值，才能被认为是有效的。
bool IsValidHash(const uint256& hash, const uint256& target)
{
    return hash <= target;
}

综合示例
以下是一个综合示例，展示了如何在代码中实现这些步骤：
#include 
#include 
#include "uint256.h"
#include "block.h"

void UpdateBlockHeader(CBlock* pblock, const CBlockIndex* pindexPrev, unsigned int& nExtraNonce)
{
    static uint256 hashPrevBlock;
    if (hashPrevBlock != pblock->hashPrevBlock)
    {
        nExtraNonce = 0;
        hashPrevBlock = pblock->hashPrevBlock;
    }
    ++nExtraNonce;
    unsigned int nHeight = pindexPrev->nHeight + 1;
    CMutableTransaction txCoinbase(*pblock->vtx[0]);
    txCoinbase.vin[0].scriptSig = (CScript() << nHeight << CScriptNum(nExtraNonce)) + COINBASE_FLAGS;
    assert(txCoinbase.vin[0].scriptSig.size() <= 100);

    pblock->vtx[0] = MakeTransactionRef(std::move(txCoinbase));
    pblock->hashMerkleRoot = BlockMerkleRoot(*pblock);
}

uint256 GetTargetFromBits(uint32_t nBits)
{
    int nShift = (nBits >> 24) & 0xff;
    uint256 target = nBits & 0xffffff;
    if (nShift <= 3) {
        target >>= 8 * (3 - nShift);
    } else {
        target <<= 8 * (nShift - 3);
    }
    return target;
}

uint256 CalculateBlockHash(const CBlockHeader& blockHeader)
{
    return blockHeader.GetHash();
}

bool IsValidHash(const uint256& hash, const uint256& target)
{
    return hash <= target;
}

void MineBlock(CBlock* pblock, const CBlockIndex* pindexPrev, const uint256& target)
{
    unsigned int nExtraNonce = 0;
    while (true)
    {
        UpdateBlockHeader(pblock, pindexPrev, nExtraNonce);
        for (unsigned int nonce = 0; nonce < std::numeric_limits::max(); ++nonce)
        {
            pblock->nNonce = nonce;
            uint256 hash = CalculateBlockHash(*pblock);
            if (IsValidHash(hash, target))
            {
                std::cout << "Found valid hash: " << hash.ToString() << std::endl;
                return;
            }
        }
    }
}

解释


GetTargetFromBits：从压缩格式的nBits计算出目标值。

CalculateBlockHash：计算区块头的哈希值。

IsValidHash：比较哈希值与目标值，判断是否有效。

MineBlock：矿工不断尝试不同的Nonce值，直到找到一个有效的哈希。

总结
在比特币及其衍生的区块链系统中，难度目标的设定是通过比较计算出的哈希值和一个目标值来实现的。目标值表示为一个大整数，难度越高，这个整数越小。矿工通过不断尝试不同的Nonce值，计算区块头的哈希值，并与目标值进行比较，直到找到一个有效的哈希。这个过程确保了区块链的安全性和一致性。




版权声明：

作者：Alex 
链接：https://www.techfm.club/p/157393.html

来源：TechFM 
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btc的挖矿原理

主要功能

总结

1. 初始化和重置区块

2. 创建新块模板

3. 选择并添加交易

4. 验证区块有效性

5. 增加额外的Nonce

6. 将区块加入到区块链中

总结

额外的Nonce值的作用

如何确定有效哈希

代码示例

1. 更新区块头信息

2. 计算区块哈希

3. 比较哈希值与难度目标

4. 综合示例

总结

难度目标与哈希值的比较

具体实现

1. 目标值的计算

2. 计算区块哈希

3. 比较哈希值与目标值

综合示例

解释

总结

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